Gastrulação e Neurulação

Revisão do Desenvolvimento Inicial

Mórula, blastocisto e disco bilaminar

• Zigoto: célula diploide resultante da fusão de 2 gametas haploides
• Blastómeros: células individuais nos estágios de 2, 4 e 8 células
• Mórula: “bola de células” que se inicia no estágio de 16 células
• Blastocisto:
  • Amórula desenvolve uma cavidade chamada blastocelo.
  • “Sinais posicionais” (ou seja, sinais libertados por diferentes células com base na sua posição no blastocisto) estimulam as células a diferenciarem-se em:
    • Massa celular externa: camada celular externa
    • Massa celular interna: aglomerado de células mais internas, ao lado do blastocelo
• Zona pelúcida:
  • Camada de matriz extracelular que envolve o embrião durante o estágio de blastocisto
  • Impede que o embrião se implante nas trompas de Falópio (onde normalmente ocorre a fertilização)
• Massa celular externa → trofoblasto (citotrofoblasto e sinciciotrofoblasto) → placenta e membranas
• Massa celular interna → embrioblasto → disco bilaminar:
  • Epiblasto: camada dorsal
  • Hipoblasto: camada ventral
• Saco amniótico: cavidade de fluido que se desenvolve “acima” do epiblasto (entre o epiblasto e o citotrofoblasto)
• Saco vitelino primário: cavidade que se forma “abaixo” do hipoblasto (entre o hipoblasto e o citotrofoblasto)

Implantação

• Ocorre por volta dos dias 7-9 após a fertilização
• Citotrofoblasto: camada externa de células do blastocisto
• Sinciciotrofoblasto:
  • Células trofoblásticas, em contacto com a parede uterina, que perderam as suas membranas externas → “núcleos” que simplesmente flutuam no citoplasma
  • À medida que as membranas celulares se rompem, as enzimas hidrolíticas são libertadas, permitindo que o embrião “crie o seu caminho” em direção ao interior da parede uterina.
• Uma camada de endométrio (decídua funcional) cobre o blastocisto invasor = implantação

Gastrulação

Visão geral da gastrulação

• A gastrulação é o processo pelo qual o disco bilaminar se desenvolve no disco trilaminar.
• Estabelece todas as 3 camadas germinativas primárias:
  • Ectoderme (dorsal)
  • Mesoderme (meio)
  • Endoderme (ventral)
• Ocorre durante a 3ª semana (truque de memorização: 3ª semana = 3 camadas)
• O processo começa com a formação da linha primitiva na superfície do epiblasto.

Linha primitiva e sulco primitivo

• Linha primitiva: área na linha média da camada do epiblasto que começa a espessar:
  • Forma-se por volta do dia 16 de desenvolvimento
  • Começa na extremidade caudal → estende-se até metade do embrião em direção à extremidade cranial
  • Estabelece o eixo principal do corpo:
    • Extremidades cranial e caudal
    • Esquerda e direita
  • Nó primitivo: área mais proeminente na extremidade cranial da linha primitiva
• Sulco primitivo: aparece como uma pequena depressão na linha primitiva
• Fossa primitiva: depressão dentro do nó primitivo que se tornará a notocorda
• Fator de crescimento de fibroblastos 8 (FGF8):
  • Secretado pelas células da linha/sulco primitivo
  • Inibe a produção de moléculas de adesão que mantêm as células do epiblasto juntas
  • Sem proteínas de adesão → as células do epiblasto podem migrar
• Placa precordal: área compacta na extremidade cranial do embrião

Migração de epiblastos

• As células do epiblasto migram em direção à linha primitiva → descendo o sulco primitivo
• Estas células alongam-se inferiormente, criando espaço entre o epiblasto e o hipoblasto.
• Estas células desprendem-se do epiblasto e deslizam por baixo do mesmo (invaginação)
• As células epiblásticas destacadas substituem as células hipoblásticas → tornam-se a endoderme
• As células do epiblasto continuam a migrar → desprendem-se → invaginam → preenchem o espaço entre o epiblasto e a endoderme → tornam-se a mesoderme
• As células que permanecem na camada do epiblasto → tornam-se a ectoderme
• A migração está concluída no início da 4ª semana

O disco trilaminar

• Ectoderme: células que permanecem na camada do epiblasto (contínua com o âmnios)
• Mesoderme: células que invaginaram abaixo do epiblasto (camada média)
  • Mesoderme paraxial
  • Mesoderme intermediária
  • Mesoderme da placa lateral (LPM, pela sigla em inglês):
    • Camada somática
    • Camada esplâncnica
  • Mesoderme extraembrionária:
    • Circunda a cavidade amniótica → contínua com a LPM somática
    • Envolve o saco vitelino → contínuo com a LPM esplâncnica
• Endoderme: células que invaginaram abaixo do epiblasto e substituíram o hipoblasto:
  • Endoderme embrionária (geralmente denominada apenas de endoderme) → dá origem ao tubo intestinal primitivo
  • Endoderme extraembrionária → reveste o saco vitelínico secundário
• Saco vitelino secundário: cavidade entre a endoderme embrionária e a extraembrionária

Formação da cavidade coriónica

• Cavidade coriónica:
  • Desenvolve-se dentro da mesoderme extraembrionária
  • Circunda o saco vitelino de 1º grau, o embrioblasto e a cavidade amniótica
• Haste do corpo: ancora o embrião na parede uterina → torna-se o cordão umbilical

Formação da notocorda

• Notocorda: estrutura semelhante a uma corda que corre ao longo do embrião
• Aparece na 3ª semana de desenvolvimento, durante a gastrulação
• Processo de formação da notocorda:
  • Células ectodérmicas invaginam na fosseta primitiva → células mesodérmicas
  • As células mesodérmicas movem-se cranialmente na linha média até atingirem a placa precordal
  • As células mesodérmicas criam uma estrutura semelhante a um tubo
• Função: induz a ectoderme sobrejacente a diferenciar-se na placa neural (início da neurulação)
• Persiste no período pós-natal como o núcleo polposo (porção central gelatinosa mole do disco intervertebral)

Neurulação

A neurulação é o processo pelo qual a ectoderme do embrião trilaminar se desenvolve no tubo neural. A partir da 3ª semana, um grupo de células ectodérmicas progride através das seguintes estruturas:

• Notocorda: induz a diferenciação das células ectodérmicas acima dela dando origem à placa neural
• Placa neural: espessamento da ectoderme ao longo da linha média
• Sulco neural: forma-se uma depressão no centro da placa neural
• Pregas neurais:
  • Consistem em células que formam as paredes laterais em redor do sulco neural e que se elevam ligeiramente acima do resto da ectoderme
  • As células “superiores” nas pregas neurais diferenciam-se em células da crista neural, que formam várias estruturas nervosas periféricas diferentes.
• Tubo neural:
  • As pregas neurais movem-se superiormente e encontram-se na linha média, formando um tubo
  • Este tubo é puxado para baixo da camada externa da ectoderme → passa a ser denominado tubo neural
  • As células da crista neural separam-se e localizam-se entre o tubo neural e a ectoderme.
  • Porção craniana do tubo neural: aumenta para se tornar o cérebro
  • Porção caudal do tubo neural: permanece tubular, torna-se a medula espinhal

O desenvolvimento requer folato; défice de folato → defeitos do tubo neural

Derivados do Embrião Trilaminar

Derivados da ectoderme

• Ectoderme de superfície (camada externa da ectoderme remanescente após a neurulação):
  • Pele, cabelo e unhas
  • Adeno-hipófise (hipófise anterior)
  • Cristalino do olho
  • Revestimentos epiteliais:
    • Cavidade oral
    • Canal anal abaixo da linha pectínea
    • Conduto auditivo externo
• Glândulas:
  • • Salivar
    • Sudoríparas
    • Mamários
• Tubo neural (CNS, pela sigla em inglês):
  • Cérebro
  • Medula espinhal
  • Retina
• Células da crista neural (PNS, pela sigla em inglês):
  • Sistema nervoso autónomo
  • Sistema nervoso entérico (no trato GI)
  • Nervos cranianos
  • Células de Schwann
  • Medula da suprarrenal
  • Melanócitos
  • Septo aorticopulmonar

Derivados da mesoderme

• Músculo (todos os 3 tipos):
  • Todos os músculos esqueléticos
  • Cardíaco: coração
  • Todo o músculo liso (e.g., da parede intestinal, paredes brônquicas, útero, paredes dos vasos)
• Osso, cartilagem e tecido conjuntivo
• Vasos sanguíneos e linfáticos
• Sangue
• Peritoneu, mesentério e ligamentos na cavidade abdominal
• Órgãos:
  • Rins e ureteres
  • Córtex adrenal
  • Baço
  • Gónadas (testículos e ovários)
  • Parte superior da vagina

Derivados da endoderme

• Revestimento endotelial da árvore respiratória
• Revestimento endotelial e glândulas mucosas de todo o trato GI até a linha pectínea no canal anal (truque para memorização: a endoderme é a camada entérica)
• Fígado
• Vesícula biliar e árvore biliar
• Pâncreas
• Bexiga e uretra
• Parte inferior da vagina
• Timo

Relevância Clínica

Gastrulação anormal

Aborto espontâneo (aborto): anomalias da gastrulação geralmente resultam em múltiplas anomalias congénitas. Estes embriões são tipicamente incompatíveis com a vida, e o resultado é uma perda espontânea da gravidez, geralmente no 1º trimestre.

Defeitos do tubo neural

Defeitos do tubo neural (DTNs, pela sigla em inglês): causados pela falência do tubo neural em encerrar adequadamente durante o desenvolvimento embriológico, potencialmente resultando em protrusão do tecido neuronal. Os defeitos do tubo neural podem envolver a medula espinhal e/ou o crânio e podem ser abertos (envolvendo as meninges e/ou tecido neural) ou fechados (envolvendo a coluna vertebral óssea). É comum o diagnóstico de forma pré-natal por ultrassonografia associada à medição dos níveis de α-fetoproteína materna. O tratamento dos DTNs abertos é principalmente cirúrgico.

• NTDs abertos da medula espinhal:
  • Meningocelo: apenas as meninges se projetam
  • Meningomielocelo: tanto as meninges como a medula espinhal se projetam (DTN mais comum)
• NTDs abertos do crânio:
  • Meningocelo craniano: apenas as meninges se projetam
  • Encefalocelo craniano: tanto as meninges como o tronco cerebral/cerebelo/córtex cerebral se projetam
  • Anencefalia: falência completa no encerramento do tubo neural cefálico, resultando num cérebro fetal totalmente exposto (não compatível com a vida)
• NTDs fechados: defeito nos corpos vertebrais, na linha média, sem protrusão das meninges ou tecido neural:
  • Espinha bífida oculta: sem massa subcutânea
  • Lipomeningocelo ou lipomielomeningocelo: com massa subcutânea